JP2010224032A - Fixing unit and image forming apparatus - Google Patents
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
本発明は、定着装置、および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置として、電磁誘導加熱方式を用いたものが知られている。
例えば特許文献1には、発熱層を有する定着ベルトを介して磁界発生装置と対向して配置して、キューリー点を持つ感温磁性金属材料を含んで構成される発熱制御部材を設け、この発熱制御部材を構成する感温磁性金属材料のキューリー点を境とする磁性・非磁性化を利用し、発熱層の発熱を制御する定着装置が記載されている。
また特許文献2には、定着ベルトの内周側に、磁界の作用により発熱する発熱体であって、磁界発生装置に対し定着ベルトを介して対向すると共に定着ベルトの内周面に接触して発熱体を設け、この発熱体を厚みが表皮深さを超え且つ磁性金属材料を含んで構成させる定着装置が記載されている。
As a fixing device mounted on an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system, an apparatus using an electromagnetic induction heating system is known.
For example, Patent Document 1 is provided with a heat generation control member that includes a temperature-sensitive magnetic metal material having a Curie point and is disposed to face a magnetic field generator via a fixing belt having a heat generation layer. There is described a fixing device that controls the heat generation of the heat generating layer by utilizing the magnetism and non-magnetization at the Curie point of the temperature-sensitive magnetic metal material constituting the control member.
Patent Document 2 discloses a heating element that generates heat by the action of a magnetic field on the inner peripheral side of the fixing belt, and is opposed to the magnetic field generator via the fixing belt and is in contact with the inner peripheral surface of the fixing belt. A fixing device is described in which a heating element is provided and the heating element has a thickness exceeding the skin depth and includes a magnetic metal material.
ここで一般に、電磁誘導コイルにより加熱される定着部材を熱容量の小さいベルト部材で構成することにより、定着部材を定着可能温度まで上昇させる時間(ウォームアップタイム)が短縮される。ところが、定着部材による発熱だけでなく、他の発熱体を併せて設けて定着部材を加熱する方式の定着装置の場合、定着部材の温度分布を均一化するためこの発熱体から発生した熱を拡散させるための部材を設ける場合がある。このときこの熱を拡散させる部材に熱が流出するためウォームアップタイムが長くなる場合があった。
本発明は、発熱体から発生した熱を拡散させるための部材を設けてもウォームアップタイムが長くなりにくい定着装置等を提供することを目的とする。
Here, in general, the fixing member heated by the electromagnetic induction coil is formed of a belt member having a small heat capacity, so that the time (warm-up time) for raising the fixing member to a fixable temperature is shortened. However, in addition to the heat generated by the fixing member, in the case of a fixing device that heats the fixing member by providing another heating element together, the heat generated from the heating element is diffused to make the temperature distribution of the fixing member uniform. There may be a case where a member is provided. At this time, since the heat flows out to the member that diffuses this heat, the warm-up time may become long.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device or the like in which the warm-up time is unlikely to be long even if a member for diffusing heat generated from a heating element is provided.
請求項1に記載の発明は、導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、前記定着部材の内周面と接触して配設され、前記磁界生成部材で生成された交流磁界の磁路を形成すると共に電磁誘導加熱されることで当該定着部材に熱を伝導する磁路形成部材と、前記磁路形成部材の内周面と接触して配設され、当該磁路形成部材を通過した磁力線を誘導すると共に当該磁路形成部材にて発生した熱を拡散させる誘導部材と、を備え、前記磁路形成部材の内周面および前記誘導部材の外周面の少なくとも一方に凹凸構造を有することを特徴とする定着装置である。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a fixing member that has a conductive layer, the toner is fixed to the recording material by electromagnetically heating the conductive layer, and an alternating magnetic field that intersects the conductive layer of the fixing member. A magnetic field generating member to be generated and an inner peripheral surface of the fixing member are arranged in contact with each other to form a magnetic path of an alternating magnetic field generated by the magnetic field generating member and to be heated by electromagnetic induction to the fixing member. A magnetic path forming member that conducts heat and disposed in contact with the inner peripheral surface of the magnetic path forming member, induces a magnetic field line that has passed through the magnetic path forming member, and generates heat in the magnetic path forming member And a guide member for diffusing the guide member, and having a concavo-convex structure on at least one of an inner peripheral surface of the magnetic path forming member and an outer peripheral surface of the guide member.
請求項2に記載の発明は、前記凹凸構造は、互いに略平行に並ぶ溝形状または畝形状にて形成されることを特徴とする請求項1記載の定着装置である。
請求項3に記載の発明は、前記凹凸構造は、半球形状、円筒形状、角錐形状、紡錘形状の中から選ばれる少なくとも1つの形状を有する凸部または凹部により形成されることを特徴とする請求項1記載の定着装置である。
請求項4に記載の発明は、前記凹凸構造は、前記定着部材の温度と前記磁路形成部材との温度との対応関係が維持されるように形成されることを特徴とする請求項1記載の定着装置である。
請求項5に記載の発明は、前記熱拡散部材は、材料として前記磁路形成部材より熱伝導率が高い部材より作成されることを特徴とする請求項1記載の定着装置である。
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the concavo-convex structure is formed in a groove shape or a ridge shape arranged substantially parallel to each other.
The invention according to claim 3 is characterized in that the concavo-convex structure is formed by a convex portion or a concave portion having at least one shape selected from a hemispherical shape, a cylindrical shape, a pyramid shape, and a spindle shape. The fixing device according to Item 1.
The invention according to claim 4 is characterized in that the concavo-convex structure is formed such that the correspondence between the temperature of the fixing member and the temperature of the magnetic path forming member is maintained. The fixing device.
The invention according to
請求項6に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写された前記トナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、前記定着手段は、導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで前記記録材にトナーを定着する定着部材と、前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、前記定着部材の内周面と接触して配設され前記磁界生成部材で生成された交流磁界の磁路を形成すると共に電磁誘導加熱されることで当該定着部材に熱を伝導する磁路形成部材と、
前記磁路形成部材の内周面と線接触または点接触にて配設され、当該磁路形成部材を通過した磁力線を誘導すると共に当該磁路形成部材にて発生した熱を拡散させる誘導部材と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a toner image forming unit that forms a toner image, a transfer unit that transfers the toner image formed by the toner image forming unit onto a recording material, and a toner image that is transferred onto the recording material. A fixing member for fixing the toner image to the recording material, the fixing unit having a conductive layer, and fixing the toner to the recording material by electromagnetically heating the conductive layer. A magnetic field generating member that generates an alternating magnetic field that intersects the conductive layer of the fixing member, and a magnetic path of the alternating magnetic field generated by the magnetic field generating member that is disposed in contact with the inner peripheral surface of the fixing member. A magnetic path forming member that conducts heat to the fixing member by being electromagnetically heated while being formed; and
An induction member that is arranged in line contact or point contact with the inner peripheral surface of the magnetic path forming member and that induces magnetic lines of force that have passed through the magnetic path forming member and diffuses heat generated in the magnetic path forming member; And an image forming apparatus.
請求項7に記載の発明は、前記磁路形成部材の内周面および前記誘導部材の外周面の少なくとも一方に、前記線接触または前記点接触させるための凹凸構造を有することを特徴とする請求項6記載の画像形成装置である。 The invention according to claim 7 is characterized in that at least one of the inner peripheral surface of the magnetic path forming member and the outer peripheral surface of the guide member has an uneven structure for making the line contact or the point contact. Item 7. The image forming apparatus according to Item 6.
請求項1の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、誘導加熱方式の定着装置における定着設定温度までの到達時間の短縮を図ることができる。
請求項2の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、磁路形成部材から誘導部材への熱の流出をより抑制することができる。
請求項3の発明によれば、本構成を構成しない場合に比べ、磁路形成部材と誘導部材との接触面積をより小さくすることができる。
請求項4の発明によれば、本構成を構成しない場合に比べ、定着装置をより安定して動作させることができる。
請求項5の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、伝熱性および加工性に優れた誘導部材を作成することができる。
請求項6の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、誘導加熱方式の定着装置を採用した画像形成装置において、ウォームアップタイムの短縮を図ることができる。
請求項7の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、磁路形成部材と誘導部材とが線接触または点接触する状態をより容易に実現することができる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to shorten the time required to reach the fixing set temperature in the induction heating type fixing device as compared with the case where this configuration is not adopted.
According to invention of Claim 2, compared with the case where this structure is not employ | adopted, the outflow of the heat | fever from a magnetic path formation member to an induction | guidance | derivation member can be suppressed more.
According to invention of Claim 3, compared with the case where this structure is not comprised, the contact area of a magnetic path formation member and a guidance member can be made smaller.
According to the fourth aspect of the present invention, the fixing device can be operated more stably than when the present configuration is not configured.
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to create an induction member that is superior in heat transfer and workability compared to the case where this configuration is not adopted.
According to the sixth aspect of the present invention, the warm-up time can be shortened in the image forming apparatus employing the induction heating type fixing device as compared with the case where this configuration is not employed.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to more easily realize a state in which the magnetic path forming member and the guide member are in line contact or point contact as compared with the case where this configuration is not adopted.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<画像形成装置の説明>
図1は本実施の形態の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。図1に示す画像形成装置1は、所謂タンデム型のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部10、画像形成装置1全体の動作を制御する制御部31を備えている。さらには、例えばパーソナルコンピュータ(PC)3や画像読取装置(スキャナ)4等との通信を行って画像データを受信する通信部32、通信部32にて受信された画像データに対し予め定めた画像処理を施す画像処理部33を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<Description of Image Forming Apparatus>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an image forming apparatus to which the fixing device of the present embodiment is applied. An image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is a so-called tandem color printer, and includes an
画像形成部10は、一定の間隔を置いて並列的に配置されるトナー像形成手段の一例である4つの画像形成ユニット11Y,11M,11C,11K(「画像形成ユニット11」とも総称する)を備えている。各画像形成ユニット11は、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム12、感光体ドラム12の表面を予め定めた電位で一様に帯電する帯電器13、帯電器13によって帯電された感光体ドラム12を各色画像データに基づき露光するLED(Light Emitting Diode)プリントヘッド14、感光体ドラム12上に形成された静電潜像を現像する現像器15、転写後の感光体ドラム12表面を清掃するドラムクリーナ16を備えている。
画像形成ユニット11各々は、現像器15に収納されるトナーを除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
The
Each of the image forming units 11 is configured in substantially the same manner except for the toner stored in the developing
また、画像形成部10は、各画像形成ユニット11の感光体ドラム12にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト20、各画像形成ユニット11にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト20に順次転写(一次転写)する一次転写ロール21を備えている。さらに、中間転写ベルト20上に重畳して転写された各色トナー像を記録材(記録紙)である用紙Pに一括転写(二次転写)する二次転写ロール22、二次転写された各色トナー像を用紙P上に定着させる定着手段(定着装置)の一例としての定着ユニット60を備えている。なお、本実施の形態の画像形成装置1では、中間転写ベルト20、一次転写ロール21、および二次転写ロール22により転写手段が構成される。
The
本実施の形態の画像形成装置1では、制御部31による動作制御の下で、次のようなプロセスによる画像形成処理が行われる。すなわち、PC3やスキャナ4からの画像データは通信部32にて受信され、画像処理部33により予め定めた画像処理が施された後、各色毎の画像データとなって各画像形成ユニット11に送られる。そして、例えば黒(K)色トナー像を形成する画像形成ユニット11Kでは、感光体ドラム12が矢印A方向に回転しながら帯電器13により予め定めた電位で一様に帯電され、画像処理部33から送信されたK色画像データに基づきLEDプリントヘッド14が感光体ドラム12を走査露光する。それにより、感光体ドラム12上にはK色画像に関する静電潜像が形成される。感光体ドラム12上に形成されたK色静電潜像は現像器15により現像され、感光体ドラム12上にK色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット11Y,11M,11Cにおいても、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色トナー像が形成される。
In the image forming apparatus 1 of the present embodiment, under the operation control by the
各画像形成ユニット11の感光体ドラム12に形成された各色トナー像は、一次転写ロール21により矢印B方向に移動する中間転写ベルト20上に順次静電転写(一次転写)され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。中間転写ベルト20上の重畳トナー像は、中間転写ベルト20の移動に伴って二次転写ロール22が配置された領域(二次転写部T)に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Tに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙保持部40から用紙Pが二次転写部Tに供給される。そして、重畳トナー像は、二次転写部Tにて二次転写ロール22が形成する転写電界により、搬送されてきた用紙P上に一括して静電転写(二次転写)される。
Each color toner image formed on the
その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Pは、定着ユニット60まで搬送される。定着ユニット60に搬送された用紙P上のトナー像は、定着ユニット60によって熱および圧力を受け、用紙P上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙Pは、画像形成装置1の排出部に設けられた用紙積載部45に搬送される。
一方、一次転写後に感光体ドラム12に付着しているトナー(一次転写残トナー)、および二次転写後に中間転写ベルト20に付着しているトナー(二次転写残トナー)は、それぞれドラムクリーナ16、およびベルトクリーナ25によって除去される。
このようにして、画像形成装置1での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。
Thereafter, the sheet P on which the superimposed toner image is electrostatically transferred is conveyed to the fixing
On the other hand, the toner (primary transfer residual toner) adhering to the
In this way, the image forming process in the image forming apparatus 1 is repeatedly executed for the number of printed sheets.
<定着ユニットの構成の説明>
次に、本実施の形態の定着ユニット60について説明する。
図2および図3は本実施の形態の定着ユニット60の構成を示す図であり、図2は正面図、図3は図2におけるXX断面図である。
まず、断面図である図3に示すように、定着ユニット60は、交流磁界を生成する磁界生成部材の一例としてのIH(Induction Heating)ヒータ80、IHヒータ80により電磁誘導加熱されてトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト61、定着ベルト61に対向するように配置された加圧ロール62、定着ベルト61を介して加圧ロール62から押圧される押圧パッド63を備えている。
さらに、定着ユニット60は、押圧パッド63等の構成部材を支持するホルダ65、IHヒータ80にて生成された交流磁界を誘導して磁路を形成する感温磁性部材64、感温磁性部材64を通過した磁力線を誘導する誘導部材66、定着ベルト61からの用紙Pの剥離を補助する剥離補助部材70を備えている。
<Description of fixing unit configuration>
Next, the fixing
2 and 3 are views showing the configuration of the fixing
First, as shown in FIG. 3, which is a cross-sectional view, the fixing
Further, the fixing
<定着ベルトの説明>
定着ベルト61は、原形が円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば原形(円筒形状)時の直径が30mm、幅方向長が300mmに形成されている。また、図4(定着ベルト61の断面層構成図)に示したように、定着ベルト61は、基材層611、基材層611の上に積層された導電発熱層612、トナー像の定着性を向上させる弾性層613、最上層に被覆された表面離型層614からなる多層構造のベルト部材である。
<Description of fixing belt>
The fixing
基材層611は、薄層の導電発熱層612を支持するとともに、定着ベルト61全体としての機械的強度を形成する耐熱性のシート状部材で構成される。また、基材層611は、IHヒータ80にて生成された交流磁界が感温磁性部材64まで作用するように、磁界を通過させる物性(比透磁率、固有抵抗)を持った材質、厚さで形成される。一方、基材層611自身は、磁界の作用により発熱しないか、または発熱し難く構成される。
具体的には、基材層611として、例えば、厚さ30〜200μm(好ましくは50〜150μm)の非磁性ステンレススチール等の非磁性金属や、厚さ60〜200μmの樹脂材料等が用いられる。
The
Specifically, as the
導電発熱層612は、導電層の一例であって、IHヒータ80にて生成される交流磁界によって電磁誘導加熱される電磁誘導発熱体層である。すなわち、導電発熱層612は、IHヒータ80からの交流磁界が厚さ方向に通過することにより、渦電流を発生させる層である。
通常、IHヒータ80に交流電流を供給する励磁回路(後段の図6も参照)の電源として、安価に製造できる汎用電源が使用される。そのため、IHヒータ80により生成される交流磁界の周波数は、一般に、汎用電源による20k〜100kHzとなる。それにより、導電発熱層612は、周波数20k〜100kHzの交流磁界が侵入し通過するように構成される。
The
In general, a general-purpose power source that can be manufactured at low cost is used as a power source for an excitation circuit that supplies an alternating current to the IH heater 80 (see also FIG. 6 below). Therefore, the frequency of the alternating magnetic field generated by the
導電発熱層612に交流磁界が侵入できる領域は、交流磁界が1/eに減衰する領域である「表皮深さ(δ)」として規定され、次の(1)式から導かれる。(1)式において、fは交流磁界の周波数(例えば、20kHz)、ρは固有抵抗値(Ω・m)、μrは比透磁率である。
そのため、導電発熱層612の厚さは、周波数20k〜100kHzの交流磁界が導電発熱層612を侵入し通過するように、(1)式で規定される導電発熱層612の表皮深さ(δ)よりも薄層に構成される。また、導電発熱層612を構成する材料として、例えば、Au,Ag,Al,Cu,Zn,Sn,Pb,Bi,Be,Sb等の金属や、これらの金属合金が用いられる。
The region where the alternating magnetic field can enter the conductive
Therefore, the thickness of the conductive
具体的には、導電発熱層612として、厚さ2〜20μm、固有抵抗2.7×10−8Ω・m以下の例えばCu等の非磁性金属(比透磁率が概ね1の常磁性体)が用いられる。
また、定着ベルト61が定着設定温度まで加熱されるまでに要する時間(以下、「ウォームアップタイム」)を短縮する観点からも、導電発熱層612は、薄層に構成するのが好ましい。
Specifically, as the
Further, from the viewpoint of shortening the time required for the fixing
次に、弾性層613は、シリコーンゴム等の耐熱性の弾性体で構成される。定着対象となる用紙Pに保持されるトナー像は、粉体である各色トナーが積層して形成されている。そのため、ニップ部Nにおいてトナー像の全体に均一に熱を供給するには、用紙P上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト61表面が変形することが好ましい。そこで、弾性層613には、例えば厚みが100〜600μm、硬度が10°〜30°(JIS−A)のシリコーンゴムが好適である。
表面離型層614は、用紙P上に保持された未定着トナー像と直接接触するため、離型性の高い材質が使用される。例えば、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層等が用いられる。表面離型層614の厚さとしては、薄すぎると、耐摩耗性の面で充分でなく、定着ベルト61の寿命を短くする。その一方で、厚すぎると、定着ベルト61の熱容量が大きくなりすぎ、ウォームアップタイムが長くなる。そこで、表面離型層614の厚さとして、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮し、1〜50μmが好適である。
Next, the
Since the
<押圧パッドの説明>
押圧パッド63は、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成され、加圧ロール62と対向する位置にてホルダ65に支持される。そして、定着ベルト61を介して加圧ロール62から押圧される状態で配置され、加圧ロール62との間でニップ部Nを形成する。
また、押圧パッド63は、ニップ部Nの入口側(用紙Pの搬送方向上流側)のプレニップ領域63aと、ニップ部Nの出口側(用紙Pの搬送方向下流側)の剥離ニップ領域63bとで異なるニップ圧が設定されている。すなわち、プレニップ領域63aでは、加圧ロール62側の面がほぼ加圧ロール62の外周面に倣う円弧形状に形成され、均一で幅の広いニップ部Nを形成する。また、剥離ニップ領域63bでは、剥離ニップ領域63bを通過する定着ベルト61の曲率半径が小さくなるように、加圧ロール62表面から局所的に大きなニップ圧で押圧されるように形成される。それにより、剥離ニップ領域63bを通過する用紙Pに定着ベルト61表面から離れる方向のカール(ダウンカール)を形成して、用紙Pに対する定着ベルト61表面からの剥離を促進させている。
<Description of pressing pad>
The
The
なお、本実施の形態では、押圧パッド63による剥離の補助手段として、ニップ部Nの下流側に、剥離補助部材70を配置している。剥離補助部材70は、剥離バッフル71が定着ベルト61の回転移動方向と対向する向き(所謂カウンタ方向)に定着ベルト61と近接する状態でホルダ72によって支持される。そして、押圧パッド63の出口にて用紙Pに形成されたカール部分を剥離バッフル71により支持することで、用紙Pが定着ベルト61方向に向かうことを抑制する。
In the present embodiment, the
<感温磁性部材の説明>
本実施の形態において、感温磁性部材64は、定着ベルト61の内周面に倣った円弧形状で形成され、定着ベルト61の内周面と接触して配置される。感温磁性部材64を定着ベルト61と接触させて配置するのは、感温磁性部材64の温度が定着ベルト61の温度に対応して変化する、すなわち、感温磁性部材64の温度が定着ベルト61の温度と略同じ温度となるように構成するためである。
<Description of temperature-sensitive magnetic member>
In the present embodiment, the temperature-sensitive
また、感温磁性部材64は、その磁気特性の透磁率が急変する温度である「透磁率変化開始温度」(後段参照)が各色トナー像が溶融する定着設定温度以上であって、定着ベルト61の弾性層613や表面離型層614の耐熱温度よりも低い温度範囲内に設定された材質で構成される。すなわち、感温磁性部材64は、定着設定温度を含む温度領域において強磁性と非磁性(常磁性)との間を可逆的に変化する特性(「感温磁性」)を有する材質で構成される。そして、感温磁性部材64は、強磁性を呈する透磁率変化開始温度以下の温度範囲において磁路形成部材として機能し、IHヒータ80にて生成され定着ベルト61を透過した磁力線を内部に誘導して、感温磁性部材64の内部を通過する交流磁界(磁力線)の磁路を形成する。それにより、感温磁性部材64は、定着ベルト61とIHヒータ80の励磁コイル82(後段の図6参照)とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。一方、透磁率変化開始温度を超える温度範囲においては、感温磁性部材64は、IHヒータ80にて生成され定着ベルト61を透過した磁力線を、感温磁性部材64の厚さ方向に横切るように透過させる。それにより、IHヒータ80にて生成され定着ベルト61を透過した磁力線は、感温磁性部材64を透過し、誘導部材66の内部を通過してIHヒータ80に戻る磁路を形成する。
なお、ここでの「透磁率変化開始温度」とは、透磁率(例えば、JIS C2531で測定される透磁率)が連続的に低下を開始する温度であり、例えば感温磁性部材64等の部材を透過する磁束量(磁力線の数)が変化し始める温度点をいう。したがって、透磁率変化開始温度は、物質の磁性が消失する温度であるキュリー点に近い温度となるが、キュリー点とは異なる概念を有するものである。
Further, the temperature-sensitive
The “permeability change start temperature” here is a temperature at which the magnetic permeability (for example, the magnetic permeability measured by JIS C2531) starts to decrease continuously. For example, a member such as the temperature-sensitive
感温磁性部材64に用いる材質としては、透磁率変化開始温度が例えば140(定着設定温度)〜240℃の範囲内に設定された例えばFe−Ni合金(パーマロイ)等の二元系整磁鋼やFe−Ni−Cr合金等の三元系の整磁鋼等が用いられる。例えば、Fe−Niの二元系整磁鋼においては約Fe64%、Ni36%(原子数比)とすることで225℃前後に透磁率変化開始温度を設定することができる。このようなパーマロイや整磁鋼等の金属合金等は、成型性や加工性に優れ、伝熱性も高く安価である等の理由から、感温磁性部材64に適する。その他の材質としては、Fe,Ni,Si,B,Nb,Cu,Zr,Co,Cr,V,Mn,Mo等からなる金属合金が用いられる。
また、感温磁性部材64は、IHヒータ80により生成された交流磁界(磁力線)に対する表皮深さδ(上記(1)式参照)よりも薄い厚さで形成される。具体的には、例えばFe−Ni合金を用いた場合には50〜300μm程度に設定される。
As a material used for the temperature-sensitive
Further, the temperature-sensitive
<ホルダの説明>
押圧パッド63を支持するホルダ65は、押圧パッド63が加圧ロール62からの押圧力を受けた状態での撓み量が一定量以下となるように、剛性の高い材料で構成される。それにより、ニップ部Nにおける長手方向の圧力(ニップ圧N)の均一性を維持している。さらに、本実施の形態の定着ユニット60では、電磁誘導を用いて定着ベルト61を加熱する構成を採用していることから、ホルダ65は、誘導磁界に影響を与えないか、または与え難い材料であり、かつ、誘導磁界から影響を受けないか、または受け難い材料で構成される。例えば、ガラス混入PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂や、例えばAl,Cu,Ag等の常磁性金属材料等が用いられる。
<Description of holder>
The
<誘導部材の説明>
本実施の形態において、誘導部材66は、感温磁性部材64の内周面に倣った円弧形状で形成され、感温磁性部材64の内周面と接触して配置される。そして、感温磁性部材64が透磁率変化開始温度以上の温度に上昇した際に、IHヒータ80により生成された交流磁界(磁力線)を内部に誘導して、定着ベルト61の導電発熱層612よりも渦電流Iが発生し易い状態を形成する。
<Description of induction member>
In the present embodiment, the
感温磁性部材64を通過した後の磁力線Hは、誘導部材66に到達してこの内部に誘導される。その際に、誘導部材66が励磁コイル82からの磁力線Hの殆どを誘導して定着ユニット60からの磁力線Hの漏洩を抑えるように、誘導部材66の厚さ、材質、および形状が選定される。具体的には、誘導部材66を渦電流Iが流れ易いように、表皮深さδ(上記(1)式参照)よりも充分に厚い厚さ(例えば、0.4mm)で形成すればよい。それにより、誘導部材66に渦電流Iが流れても発熱量も極力小さくなる。本実施の形態では、誘導部材66を感温磁性部材64に沿う略円形形状の厚さ0.4mmのAl(アルミニウム)で構成し、感温磁性部材64の内周面と接触して配置している。その他の材料としては、AgやCuが好適である。
また、誘導部材66は、上述したように感温磁性部材64を通過した磁力線を誘導すると共に、感温磁性部材64にて発生した熱を拡散させる機能を有する。本実施の形態において誘導部材66は、感温磁性部材64の内周面と接触しているため、これにより、感温磁性部材64の温度分布が均一化しやすくなる。そして更に感温磁性部材64の温度分布が均一化することにより、定着ベルト61の温度も均一化しやすくなる。
The line of magnetic force H after passing through the temperature-sensitive
In addition, the
<定着ベルトの駆動機構の説明>
次に、定着ベルト61の駆動機構について説明する。
正面図である図2に示したように、ホルダ65(図3参照)の軸方向両端部には、定着ベルト61の両端部の断面形状を円形に維持しながら定着ベルト61を周方向に回転駆動するエンドキャップ部材67が固定されている。そして、定着ベルト61は、両端部からエンドキャップ部材67を介した回転駆動力を直接的に受けて、例えば140mm/sのプロセススピードで図3の矢印C方向に回転移動する。
ここで図5は、(a)がエンドキャップ部材67の側面図であり、(b)がZ方向から見たエンドキャップ部材67の平面図である。図5に示したように、エンドキャップ部材67は、定着ベルト61の両端部内側に嵌合される固定部67a、固定部67aより外径が大きく形成され、定着ベルト61に装着された際に定着ベルト61よりも半径方向に張り出すように形成されたフランジ部67d、回転駆動力が伝達されるギヤ部67b、ホルダ65の両端部に形成された支持部65aと結合部材166を介して回転自在に結合されたベアリング軸受部67cを備える。そして、上記図2に示したように、ホルダ65の両端部の支持部65aが定着ユニット60の筐体69の両端部に固定されることで、エンドキャップ部材67は、支持部65aに結合されたベアリング軸受部67cを介して回転自在に支持される。
エンドキャップ部材67を構成する材質としては、機械的強度や耐熱性の高い所謂エンジニアリングプラスチックスが用いられる。例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、LCP樹脂等が適する。
<Description of Fixing Belt Drive Mechanism>
Next, a driving mechanism for the fixing
As shown in FIG. 2 which is a front view, the fixing
5A is a side view of the
As a material constituting the
そして、図2に示すように、定着ユニット60では、駆動モータ90からの回転駆動力が伝達ギヤ91,92を介してシャフト93に伝達され、シャフト93に結合された伝達ギヤ94,95から両エンドキャップ部材67のギヤ部67b(図5参照)に伝達される。それによって、エンドキャップ部材67から定着ベルト61に回転駆動力が伝わり、エンドキャップ部材67と定着ベルト61とが一体となって回転駆動される。
このように、定着ベルト61が定着ベルト61の両端部から駆動力を直接受けて回転するので、定着ベルト61は安定して回転する。
As shown in FIG. 2, in the fixing
Thus, the fixing
ここで、定着ベルト61が両端部のエンドキャップ部材67から駆動力を直接受けて回転する場合には、一般に、0.1〜0.5N・m程度のトルクが作用する。ところが、本実施の形態の定着ベルト61では、基材層611を機械的強度の高い例えば非磁性ステンレススチール等で構成している。そのため、定着ベルト61全体に0.1〜0.5N・m程度のねじりトルクが作用した場合でも、定着ベルト61には座屈等が生じ難い。
また、エンドキャップ部材67のフランジ部67dにより定着ベルト61の片寄りを抑えているが、その際の定着ベルト61には、一般に、端部(フランジ部67d)側から軸方向に向けて1〜5N程度の圧縮力が働く。しかし、定着ベルト61がこのような圧縮力を受けた場合においても、定着ベルト61の基材層611が非磁性ステンレススチール等で構成されていることから、座屈等の発生が抑制される。
上記のように、本実施の形態の定着ベルト61においては、定着ベルト61の両端部から駆動力を直接受けて回転するので、安定した回転が行われる。また、その際に、定着ベルト61の基材層611を機械的強度の高い例えば非磁性ステンレススチール等で構成することで、ねじりトルクや圧縮力に対して座屈等が発生し難い構成を実現している。さらには、基材層611および導電発熱層612を薄層に形成して、定着ベルト61全体としての柔軟性・フレキシブル性を確保しているので、ニップ部Nに倣った変形と形状復元とが行われる。
Here, when the fixing
Further, the
As described above, the fixing
図3に戻り、加圧ロール62は、定着ベルト61に対向するように配置され、定着ベルト61に従動して図3の矢印D方向に、例えば140mm/sのプロセススピードで回転する。そして、加圧ロール62と押圧パッド63とにより定着ベルト61を挟持した状態でニップ部Nを形成し、このニップ部Nに未定着トナー像を保持した用紙Pを通過させることで、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Pに定着する。
加圧ロール62は、例えば直径18mmの中実のアルミニウム製コア(円柱状芯金)621と、コア621の外周面に被覆された例えば厚さ5mmのシリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層622と、さらに例えば厚さ50μmのカーボン配合のPFA等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層623とが積層されて構成される。そして、押圧バネ68(図2参照)により例えば25kgfの荷重で定着ベルト61を介して押圧パッド63を押圧している。
Returning to FIG. 3, the
The
<IHヒータの説明>
続いて、定着ベルト61の導電発熱層612に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱するIHヒータ80について説明する。
図6は、本実施の形態のIHヒータ80の構成を説明する断面図である。図6に示したように、IHヒータ80は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体81、交流磁界を生成する励磁コイル82を備えている。また、励磁コイル82を支持体81上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材83、励磁コイル82にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心84を備えている。さらには、磁界を遮蔽するシールド85、磁心84を支持体81側に加圧する加圧部材86、励磁コイル82に交流電流を供給する励磁回路88を備えている。
<Description of IH heater>
Next, the
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the
支持体81は、断面が定着ベルト61の表面形状に沿って湾曲した形状で形成され、励磁コイル82を支持する上部面(支持面)81aが定着ベルト61表面と予め定めた間隙(例えば、0.5〜2mm)を保つように形成されている。また、支持体81を構成する材質としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂等の耐熱性のある非磁性材料が用いられる。
励磁コイル82は、相互に絶縁された例えば直径0.17mmの銅線材を例えば90本束ねたリッツ線が長円形状や楕円形状、長方形状等の中空きの閉ループ状に巻かれて構成される。そして、励磁コイル82に励磁回路88から予め定めた周波数の交流電流が供給されることにより、励磁コイル82の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交流磁界が生成される。励磁回路88から励磁コイル82に供給される交流電流の周波数は、一般に、上記した汎用電源により生成される20k〜100kHzが用いられる。
The
The
磁心84は、例えばソフトフェライト、フェライト樹脂、非晶質合金(アモルファス合金)、やパーマロイ、整磁鋼等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される強磁性体が用いられ、磁路形成手段として機能する。磁心84は、励磁コイル82にて生成された交流磁界による磁力線(磁束)を内部に誘導し、磁心84から定着ベルト61を横切って感温磁性部材64方向に向かい、感温磁性部材64の中を通過して磁心84に戻るといった磁力線の通路(磁路)を形成する。すなわち、励磁コイル82にて生成された交流磁界が磁心84の内部と感温磁性部材64の内部とを通過するように構成して、磁力線が定着ベルト61と励磁コイル82とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。それにより、励磁コイル82にて生成された交流磁界の磁力線が定着ベルト61の磁心84と対向する領域に集中される。
ここで、磁心84は磁路形成による損失が小さい材料が望ましい。具体的には、磁心84は渦電流損を小さくする形態(スリット等による電流経路遮断や分断化、薄板束ね等)での使用が望ましく、ヒステリシス損の小さい材料で形成されることが望ましい。
また、定着ベルト61の回転方向に沿った磁心84の長さは、感温磁性部材64の定着ベルト61の回転方向に沿った長さよりも小さく構成される。それにより、磁力線のIHヒータ80周辺への漏洩が減り、力率が向上する。さらには、定着ユニットを構成する金属製部材への電磁誘導を抑え、定着ベルト61(導電発熱層612)での発熱効率を高める。
The
Here, the
Further, the length of the
<定着ベルトが発熱する状態の説明>
引き続いて、IHヒータ80により生成された交流磁界によって定着ベルト61が発熱する状態を説明する。
まず、上記したように、感温磁性部材64の透磁率変化開始温度は、各色トナー像を定着する定着設定温度以上であって定着ベルト61の耐熱温度以下となる温度範囲内(例えば、140〜240℃)に設定されている。そして、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の状態にある場合には、定着ベルト61に近接する感温磁性部材64の温度も定着ベルト61の温度に対応して、透磁率変化開始温度以下となる。そのため、感温磁性部材64は強磁性を呈するので、IHヒータ80により生成された交流磁界の磁力線Hは、定着ベルト61を透過した後、感温磁性部材64の内部を広がり方向に沿って通過する磁路を形成する。ここでの「広がり方向」とは、感温磁性部材64の厚さ方向と直交する方向を意味する。
<Description of the state in which the fixing belt generates heat>
Subsequently, a state in which the fixing
First, as described above, the permeability change start temperature of the temperature-sensitive
図7は、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合の磁力線(H)の状態を説明する図である。図7に示したように、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、IHヒータ80により生成された交流磁界の磁力線Hは、定着ベルト61を透過し、感温磁性部材64の内部を広がり方向(厚さ方向と直交する方向)に沿って通過する磁路を形成する。そのため、定着ベルト61の導電発熱層612を横切る領域での単位面積あたりの磁力線Hの数(磁束密度)は多くなる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the state of the lines of magnetic force (H) when the temperature of the fixing
すなわち、IHヒータ80の磁心84から磁力線Hが放射されて定着ベルト61の導電発熱層612を横切る領域R1,R2を通過した後、磁力線Hは強磁性体である感温磁性部材64の内部に誘導される。そのため、定着ベルト61の導電発熱層612を厚さ方向に横切る磁力線Hは感温磁性部材64の内部に進入するように集中し、領域R1,R2での磁束密度は高くなる。また、感温磁性部材64の内部を広がり方向に沿って通過した磁力線Hが再び磁心84に戻るに際しても、導電発熱層612を厚さ方向に横切る領域R3では、感温磁性部材64内の磁位の低い部分から集中して磁心84に向けて発生する。そのため、定着ベルト61の導電発熱層612を厚さ方向に横切る磁力線Hは、感温磁性部材64から集中して磁心84に向かうこととなり、領域R3での磁束密度も高くなる。
That is, after the magnetic field lines H are radiated from the
磁力線Hが厚さ方向に横切る定着ベルト61の導電発熱層612では、単位面積当たりの磁力線Hの数(磁束密度)の変化量に比例した渦電流Iが発生する。それにより、図7に示したように、磁束密度の変化量が大きい領域R1,R2および領域R3では、大きな渦電流Iが発生する。導電発熱層612に生じた渦電流Iは、導電発熱層612の固有抵抗値Rと渦電流Iの二乗の積であるジュール熱W(W=I2R)を発生させる。それにより、大きな渦電流Iが発生した導電発熱層612では、大きなジュール熱Wが発生する。
このように、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、磁力線Hが導電発熱層612を横切る領域R1,R2や領域R3において大きな熱が発生する。それにより、定着ベルト61は加熱される。
In the
As described above, when the temperature of the fixing
ところで、本実施の形態の定着ユニット60では、定着ベルト61の内周面側において定着ベルト61に接触させて感温磁性部材64を配置している。それにより、励磁コイル82にて生成された磁力線Hを内部に誘導する磁心84と、定着ベルト61を厚さ方向に横切って透過した磁力線Hを内部に誘導する感温磁性部材64とが近接した構成を実現している。そのため、IHヒータ80(励磁コイル82)により生成された交流磁界は、磁路が短いループを形成するので、磁路内での磁束密度や磁気結合度は高まる。それにより、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合、定着ベルト61にはさらに効率的に熱が発生する。
Incidentally, in the fixing
また、透磁率変化開始温度以下の温度範囲において感温磁性部材64は、強磁性体であるため磁力線Hにより自己発熱する。ここで定着ベルト61は、定着を行なうことで熱を奪われるため、その温度が下がるが、定着ベルト61が自己発熱する熱と併せてこの感温磁性部材64により発生した熱により再加熱を行うことができる。そのため定着ベルト61の温度を定着設定温度まで速やかに昇温させることが可能である。
Further, since the temperature-sensitive
しかしながら、本実施の形態においては、上述したように感温磁性部材64の温度分布を均一化させ、更に定着ベルト61の温度も均一化させるために、定着ベルト61、感温磁性部材64、誘導部材66は、互いに接触して配置される。よって感温磁性部材64で発生した熱が定着ベルト61に流入するだけでなく、誘導部材66にも流入する。そのため、特に画像形成装置1(図1参照)のメインスイッチがオンされ、定着ベルト61が定着設定温度まで加熱される際に、誘導部材66に熱を奪われ、定着ベルト61の昇温の速度が低下する。その結果、ウォームアップタイムが長くなりやすいという問題がある。
However, in the present embodiment, as described above, the temperature distribution of the temperature-sensitive
そこで、本実施の形態では、感温磁性部材64の内周面および誘導部材66の外周面の少なくとも一方に凹凸構造を形成することでこの問題を解決する。
即ち、感温磁性部材64の内周面および誘導部材66の外周面の少なくとも一方に凹凸構造を形成することで、感温磁性部材64と誘導部材66との接触面積が小さくなる。それにより、特に画像形成装置1のメインスイッチがオンされる立ち上げの際に、感温磁性部材64で発生した熱が、誘導部材66に流入するのを抑制することができる。その結果、定着ベルト61の昇温の速度が低下するのを抑制することが可能となる。
Therefore, in this embodiment, this problem is solved by forming an uneven structure on at least one of the inner peripheral surface of the temperature-sensitive
That is, by forming an uneven structure on at least one of the inner peripheral surface of the temperature-sensitive
以下、この凹凸構造について更に詳細に説明を行う。
図8(a)〜(b)は、感温磁性部材64の内周面や誘導部材66の外周面に形成される凹凸構造の具体的な例について概念的に説明した図である。ここでは以下、感温磁性部材64に凹凸構造を形成するものとして説明を行う。
Hereinafter, the uneven structure will be described in more detail.
8A and 8B are diagrams conceptually illustrating specific examples of the uneven structure formed on the inner peripheral surface of the temperature-sensitive
ここで図8(a)に示した例は、感温磁性部材64aに凹凸構造を形成するのに溝形状による凹部を利用した例である。また、図8(b)に示した例は、感温磁性部材64bに凹凸構造を形成するのに上部から見て円形の凸部を利用した例である。
図8(a)において、溝形状は、定着ベルト61の回転方向に沿って互いに略平行に並んで形成されている。そして、感温磁性部材64aにこのような凹凸構造を形成することで、感温磁性部材64と誘導部材66とは線接触することになるため接触面積を小さくすることができる。その結果、実質的に誘導部材66の熱容量を小さくすることができため、感温磁性部材64aで発生した熱が誘導部材66に流出するのを抑制することができる。なおこの溝形状を設ける方向については特に制限はなく、例えば、定着ベルト61の回転方向と垂直方向でもよく、また斜め方向でもよい。更に等間隔に設ける必要はなく、不規則な間隔で設けてもよい。
Here, the example shown in FIG. 8A is an example in which a recess having a groove shape is used to form an uneven structure on the temperature-sensitive
In FIG. 8A, the groove shape is formed in parallel with each other along the rotation direction of the fixing
また、図8(b)に示した例では、凹凸構造を形成するのに上部から見て円形の凸部を利用しているため、感温磁性部材64bと誘導部材66とは点接触することになる。そのため図8(a)で説明した場合と同様に、接触面積を小さくすることができるため、感温磁性部材64bで発生した熱が誘導部材66に流出するのを抑制することができる。
なおここで示した例では、凸部に規則性は特に持たせていない。ただし、予め定められた規則性を持たせてもよい。例えば、格子状や千鳥状に配列するようにすることができる。
Further, in the example shown in FIG. 8B, the temperature-sensitive
In the example shown here, the convex portions are not particularly regular. However, it may have predetermined regularity. For example, it can be arranged in a lattice or zigzag pattern.
図9(a)〜(d)は、上述した凹凸構造について更に詳しく説明した斜視図である。
そして、図9(a)に示した例は、図8(a)で示した、感温磁性部材64aの凹凸構造を拡大した部分拡大図であり、図9(b)に示した例は、図8(b)で示した、感温磁性部材64bの凹凸構造を拡大した部分拡大図である。
図9(a)に示すように、溝形状として断面が四角形状の凹部641を形成することで、図8(a)に示したような凹凸構造を形成している。感温磁性部材64aにこのような凹凸構造を形成することで、感温磁性部材64aと誘導部材66とは線接触することになるため接触面積を小さくすることができる。
FIGS. 9A to 9D are perspective views illustrating the above-described uneven structure in more detail.
And the example shown to Fig.9 (a) is the elements on larger scale which expanded the uneven structure of the temperature-sensitive
As shown in FIG. 9A, a concave-convex structure as shown in FIG. 8A is formed by forming a
ここで断面の形状は特に限定されることはなく、例えばV字形状、U字形状、半円形状、紡錘形状等の凹部を利用することもできる。また、凹部に限られるものではなく、互いに略平行な凸部を設けてもよい。この凸部を利用することにより凹凸構造を形成することができる。更に凹部を近接させ畝形状、波形形状としてもよい。
図9(c)は、感温磁性部材64cに凹凸構造を形成するため畝形状を利用した例である。図9(c)に示す畝部643により、感温磁性部材64aで説明したのと同様に誘導部材66との接触面積を小さくすることができる。
Here, the shape of the cross section is not particularly limited, and for example, concave portions such as a V shape, a U shape, a semicircular shape, and a spindle shape can be used. Moreover, it is not restricted to a recessed part, You may provide a convex part substantially parallel to each other. An uneven structure can be formed by using this protrusion. Furthermore, it is good also as a hook shape and a waveform shape by making a recessed part adjoin.
FIG. 9C shows an example in which a ridge shape is used to form a concavo-convex structure on the temperature-sensitive
また、図9(b)に示した例では、半球形状の凸部642を形成することで図8(b)に示したような凹凸構造を形成している。感温磁性部材64bにこのような凹凸構造を形成することで、感温磁性部材64bと誘導部材66とは点接触することになるため接触面積を小さくすることができる。
Further, in the example shown in FIG. 9B, the concavo-convex structure shown in FIG. 8B is formed by forming the hemispherical
この凸部の形状は特に限定されることはなく、例えば円筒形状、角錐形状、紡錘形状等の種々の形状を使用することができる。更に、これらの形状が混在していてもよい。また凸部ではなく、凹部を利用することもできる。
図9(d)は、感温磁性部材64dに凹凸構造を形成するため円筒形状の凹部を利用した例である。この凹部644を設けることで、感温磁性部材64bの場合で説明したのと同様に誘導部材66との接触面積を小さくすることができる。なお図9(d)では、凹部644を、格子状に規則的に配列させた例を挙げている。
The shape of the convex portion is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical shape, a pyramid shape, and a spindle shape can be used. Furthermore, these shapes may be mixed. Moreover, not a convex part but a recessed part can also be utilized.
FIG. 9D shows an example in which a cylindrical recess is used to form an uneven structure on the temperature-sensitive
以上詳述した凹凸構造により、感温磁性部材64および誘導部材66の接触面積を調整することができる。即ち、上記の溝形状や凸部や凹部の数や間隔を変化させることで接触面積が変化する。よって、誘導部材66を設けることによって生じる熱拡散による均熱効果と、ウォームアップタイムの短縮効果の双方を考慮し、最適な接触面積とすることが可能である。即ち、ウォームアップタイム終了後には定着ユニット60は実際に定着動作を行なう。そして定着ユニット60の運転中は、定着ベルト61の温度と感温磁性部材64との温度との対応関係が維持されるように凹凸構造を形成することが重要である。これにより、より安定して定着ユニット60を動作させることが可能となる。なお感温磁性部材64から誘導部材66への熱の流出を抑制するため感温磁性部材64と誘導部材66とを離して配置する方法も考えられるが、この場合、この距離の設定を細かく規定する必要がある。そのため、設計や組み立てが困難になるという問題が生じる。一方、本実施の形態では、凹凸構造を設けることで設計や組み立てが困難なるというような問題は生じない。よってこの点においても本実施の形態による感温磁性部材64や誘導部材66に凹凸構造を形成することで感温磁性部材64から誘導部材66への熱の流出を抑制する方法は優れている。
The contact area between the temperature-sensitive
上述した凹凸構造は、機械加工、エッチングなど通常の方法で形成が可能である。なお、誘導部材66の方に上述した凹凸構造を形成する場合は、材料として磁路形成部材より熱伝導率が高い部材を使用することが好ましい。このような材料としては、例えば、Al(アルミニウム)が挙げられる。またAl(アルミニウム)を使用するのは、加工性に優れるという観点からも好ましい。
The concavo-convex structure described above can be formed by a normal method such as machining or etching. In addition, when forming the uneven structure mentioned above in the direction of the induction | guidance |
(実施例1)
定着装置として図2および図3に示した定着ユニット60を使用し、感温磁性部材として図8(a)および図9(a)で示した感温磁性部材64aを用いた。ここで四角形状の溝は定着ベルト61に回転方向と平行に機械加工により形成し、凹凸構造を作成した。このときの溝幅は、2mmであり、互いに略平行な溝の間隔は等間隔で2mmであった。この条件の基で、定着ユニット60を起動し、定着ベルト61の時間と温度の関係を測定した。
Example 1
The fixing
(比較例1)
感温磁性部材として実施例1に示したような凹凸構造を形成しないものを使用したこと以外は実施例1と同様に定着ユニット60を起動し、定着ベルト61の時間と温度の関係を測定した。
(Comparative Example 1)
The fixing
結果を図10に示す。図10は、定着ベルト61の温度を時間との関係で示した図である。ここで横軸は時間を単位を(s)として表し、縦軸は定着ベルト61の温度を単位を(℃)として表す。図10よりわかる通り、実施例1の凹凸構造を有する感温磁性部材64aを使用した場合は、定着ユニット60を起動して17秒で定着設定温度に達している。一方、比較例1の凹凸構造を有しない感温磁性部材を使用した場合は、27秒で定着設定温度に達している。よって比較例1に対し実施例1の方が、定着ベルト61の昇温速度が速く、より短時間で予め定められた定着設定温度に達しているのがわかる。即ちウォームアップタイムの短縮化が図られている。そして、続いて実施例1の定着ユニット60を使用し運転を行った際にも定着ベルト61の温度分布は比較例1に比べ変化はなく、定着ベルト61の温度の均一化に影響を与えることはなかった。
The results are shown in FIG. FIG. 10 is a diagram showing the temperature of the fixing
1…画像形成装置、60…定着ユニット、61…定着ベルト、62…加圧ロール、64,64a,64b,64c,64d…感温磁性部材、66…誘導部材、80…IHヒータ、82…励磁コイル、84…磁心、611…基材層、612…導電発熱層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image forming apparatus, 60 ... Fixing unit, 61 ... Fixing belt, 62 ... Pressure roll, 64, 64a, 64b, 64c, 64d ... Temperature-sensitive magnetic member, 66 ... Induction member, 80 ... IH heater, 82 ... Excitation Coil, 84 ... magnetic core, 611 ... base material layer, 612 ... conductive heating layer
Claims (7)
前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
前記定着部材の内周面と接触して配設され、前記磁界生成部材で生成された交流磁界の磁路を形成すると共に電磁誘導加熱されることで当該定着部材に熱を伝導する磁路形成部材と、
前記磁路形成部材の内周面と接触して配設され、当該磁路形成部材を通過した磁力線を誘導すると共に当該磁路形成部材にて発生した熱を拡散させる誘導部材と、
を備え、
前記磁路形成部材の内周面および前記誘導部材の外周面の少なくとも一方に凹凸構造を有することを特徴とする定着装置。 A fixing member having a conductive layer and fixing the toner to the recording material by electromagnetic induction heating of the conductive layer;
A magnetic field generating member that generates an alternating magnetic field that intersects the conductive layer of the fixing member;
Formed in contact with the inner peripheral surface of the fixing member to form a magnetic path of an alternating magnetic field generated by the magnetic field generating member and to conduct heat to the fixing member by electromagnetic induction heating Members,
An inductive member that is disposed in contact with the inner peripheral surface of the magnetic path forming member, induces magnetic lines of force that have passed through the magnetic path forming member, and diffuses heat generated in the magnetic path forming member;
With
A fixing device having an uneven structure on at least one of an inner peripheral surface of the magnetic path forming member and an outer peripheral surface of the guide member.
前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
前記記録材上に転写された前記トナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、
前記定着手段は、
導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで前記記録材にトナーを定着する定着部材と、
前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
前記定着部材の内周面と接触して配設され前記磁界生成部材で生成された交流磁界の磁路を形成すると共に電磁誘導加熱されることで当該定着部材に熱を伝導する磁路形成部材と、
前記磁路形成部材の内周面と線接触または点接触にて配設され、当該磁路形成部材を通過した磁力線を誘導すると共に当該磁路形成部材にて発生した熱を拡散させる誘導部材と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 Toner image forming means for forming a toner image;
Transfer means for transferring the toner image formed by the toner image forming means onto a recording material;
Fixing means for fixing the toner image transferred onto the recording material to the recording material;
The fixing means is
A fixing member having a conductive layer and fixing the toner to the recording material by electromagnetic induction heating of the conductive layer;
A magnetic field generating member that generates an alternating magnetic field that intersects the conductive layer of the fixing member;
A magnetic path forming member that is arranged in contact with the inner peripheral surface of the fixing member to form a magnetic path of an alternating magnetic field generated by the magnetic field generating member and conducts heat to the fixing member by electromagnetic induction heating. When,
An induction member that is arranged in line contact or point contact with the inner peripheral surface of the magnetic path forming member and that induces magnetic lines of force that have passed through the magnetic path forming member and diffuses heat generated in the magnetic path forming member; ,
An image forming apparatus comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009068655A JP2010224032A (en) | 2009-03-19 | 2009-03-19 | Fixing unit and image forming apparatus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013205454A (en) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Fuji Xerox Co Ltd | Heating apparatus and image forming device |
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-
2009
- 2009-03-19 JP JP2009068655A patent/JP2010224032A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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